Variación del viento con la altura y
efectos orográficos
Temario
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¿Qué es el viento?
Origen del viento
Tipos de viento
Variación del viento con la altura
Efectos de la orografía en el viento
Objetivos
 Conocer qué son los vientos, de qué forma se originan,
cuáles son los distintos tipos que podemos encontrar.
Además, poder identificar cuales son las variaciones que
tienen los vientos con las distintas alturas, como así mismo
indicar cuáles son los efectos ortográficos sobre los vientos.
¿Que es el Viento?
 Movimiento de aire que está
presente en la atmosfera.
 Producido por causas naturales.
 Fenómeno meteorológico.
 Se puede medir en:
 Km/h
 M/s
 Nudos
 Etc.
Origen de los vientos
 La causa de los vientos está en los
movimientos de rotación y de traslación
terrestres.
 La radiación del espectro IR reflejada por la
superficie terrestre y acuática de la Tierra
calientan el aire.
 El desigual calentamiento del aire da origen
a las diferencias de presión y esas
diferencias de presión dan origen a los
vientos.
Tipos de viento
 De acuerdo con la escala o dimensión del recorrido de
los vientos, podemos identificar 3 tipos:
-Vientos globales
-Vientos regionales
-Vientos locales
Vientos globales
 Mantienen su dirección durante todo el año.
 Circuitos que combinan movimientos verticales y
horizontales de las masas de aire.
 Circulan por todo el planeta.
 Son los alisios, contralisios y circumpolares.
Vientos globales
Vientos regionales
 Son determinados por la distribución de tierras y
mares, así como por los grandes relieves
continentales.
 Son
periódicos
o
estacionales.
 Invierten su dirección con el paso de días y
noches o con la sucesión de las estaciones.
 Son las brisas, los ciclones, anticiclones y
monzones.
Vientos locales
 Particularidades orográficas de cada región,
combinadas con ciertas situaciones meteorológicas
dan lugar a vientos locales característicos. En Chile
tenemos:
-El Terral, el Puelche, el Raco y la Puigua
Vientos locales
 El Puelche o Puihua es el viento que sopla desde la
Cordillera hacia el mar (Este a Oeste) desde la VIII
Región al sur.
 El viento Terral en el valle del río Elqui y el Raco, en la
parte baja del Cajón del Maipo, son vientos secos y
cálidos que descienden de la cordillera.
Orígenes y Características del viento.
Orígenes y Características del viento.
 El viento se genera por el calentamiento desigual que
sufre la tierra.
 El calentamiento es más intenso en el ecuador.
 El aire caliente sube, para circular por la parte
superior de la atmósfera y después caer en las zonas
más frías, en lo que se llama fenómeno de
convección.
Viento Geostrófico
• Se encuentra por encima de la
capa límite terrestre, de unos mil
metros de altura, es una
aproximación física al viento real.
En él se considera que existe un
equilibrio entre la fuerza de
Coriolis y la fuerza generada por el
gradiente de presión o fuerza
bárica .
Viento de superficie
 Los vientos están mucho más influenciados por la
superficie terrestre a altitudes de hasta 100 metros. El
viento es frenado por la rugosidad de la superficie de
la tierra y por los obstáculos. Las direcciones del
viento cerca de la superficie varían entre unos 15 ⁰ y
30⁰ de la dirección del viento geostrófico.
Variación del viento con la altura
 A mayor altura hay mayor velocidad del viento y por lo tanto la
potencia producida es mayor.
 Cada pala de la aeroturbina se encuentra con viento variable, por lo
que se generan cargas alternativas.
Variación del viento con la altura
 El viento mientras este a mayor altura, está sujeto a un
equilibrio por fuerzas de presión y de Coriolis.
 El viento mientras este llegando al suelo sufre frenado y
rozamiento por el mismo.
Caracterización del viento
Existen tres componentes del viento que determinan su
energía disponible, estos son: la velocidad y dirección del
viento, sus características y, en menor grado, la densidad del
aire.
Caracterización del viento
 Velocidad del viento: La potencia eólica
disponible es proporcional al cubo de la
velocidad del viento.
 La velocidad del viento se incrementa al
ascender a una mayor altura sobre la
superficie.
Caracterización del viento
 Dirección del viento: esta definida por la dirección de donde
sopla el viento (de donde proviene) no para donde se dirige.
Así pues un viento del Oeste es un viento que se dirige hacia
el este viniendo del oeste.
 La información sobre la dirección del viento y su intensidad
se suele adquirir de La Rosa de los Vientos.
Caracterización del viento
Una rosa de los vientos es
un diagrama polar que
puede ser construido
mostrando el porcentaje
del tiempo durante el cual
el viento ha estado
soplando en una dirección
especifica.
Caracterización del viento
 Densidad del aire: la energía cinética del viento es directamente
proporcional de la densidad del aire, es decir, de su masa por unidad de
volumen.
 A presión atmosférica normal y a 15 [°C] la densidad del aire es 1,225
[Kg/m3] (condición estándar).
 Esta densidad aumenta ligeramente con el aumento de humedad y
disminuye con el aumento de la temperatura.
 A grandes altitudes la presión del aire es más baja y el aire es menos
denso.
Efectos Orográficos y de estelas.
 Para diseño y emplazamiento eólico se debe tener en
cuenta la configuración orográfica.
 Obstrucciones (rugosidad) en la superficie terrestre afectan
la calidad del recurso eólico en una zona.
 Su intensidad se ve disminuida y fluye de manera turbulenta
al circundar la superficie terrestre y al encontrar a su paso
obstáculos, como árboles, construcciones, etc.
 Rugosidad se caracteriza mediante dos parámetros: Clase
de Rugosidad y Longitud de Rugosidad.
Efectos Orográficos y de estelas.
 Clase de Rugosidad: escala cualitativa de las
condiciones del terreno, donde 0 corresponde al caso
ideal y 4 al terreno con máxima oposición al viento.
 Longitud de Rugosidad: cuantifica en metros
significancia de los obstáculos.
 Dependiendo del tipo de rugosidad se condiciona la
variación de la velocidad del viento con la altura.
la
Efectos orográficos
Efectos Orográficos
 El viento se mueve a velocidades más bajas conforme
nos acercamos al nivel del suelo (cizallamiento del
viento).
 Efectos aceleradores: Cuando el viento incide un
paso estrecho o entre montañas, el aire tiende a
comprimirse produciéndose un efecto acelerador
conocido como "efecto túnel".
 En cambio, cuando sopla fuera de ellas se vuelve
menos denso y veloz, este fenómeno se denomina
“efecto de la colina”.
Efectos Orográficos
 Turbulencias: las partículas de aire se desplazan de
forma desordenada, tanto con respecto a su dirección
como a su intensidad.
 Conociendo el mecanismo de formación de estos
fenómenos, siempre será posible preverlos.
Efectos Orográficos
 Causas:
-Desviación violenta del viento debido al relieve u obstáculos de la
superficie
- Calentamiento del suelo, las capas de aire en contacto con él se vuelven
inestables, creando movimientos de aire caliente ascendente,
compensados por otros de aire frío descendente que viene a ocupar su
lugar (turbulencia térmica).
- Cualquier aeronave, desde un ala delta a un avión de pasajeros, produce
una estela turbulenta; éstas crecen con el peso del aparato que las
producen.
- Masas de aire que aire caliente que se mueven con dirección y
velocidades diferentes se encuentran, produciendo turbulencias de
cizallamiento.
Efectos Orográficos
Efectos Orográficos
Efecto de estela
 Al pasar el viento por la turbina se crea un estela
turbulenta detrás de esta.
 Interferencia de una turbina sobre otra trae como
resultado una disminución de la energía extraída.
 A este fenómeno se le conoce como pérdidas
aerodinámicas del parque.
Efecto de estela
 Para evitar una turbulencia excesiva lo ideal es
separar las turbinas lo máximo posible en la dirección
de viento dominante.
Método para ubicación
correcta de
aerogeneradores
Conclusiones
 Para conocer la velocidad real de un lugar debemos
realizar un Perfil de viento, es decir, una
representación grafica de la variación de la velocidad
con la altura o distancia.
 Debemos incluir en el análisis los factores orográficos
antes mencionados.
Conclusiones
Datos necesarios para la creación de un perfil del viento:
 Cálculo de la velocidad del viento a diferentes altura.
 Coeficiente de fricción para diferentes tipos de
terreno.
 Rugosidad y valores de coeficientes de rugosidad
para diferentes tipos de terreno.
 Clases y longitudesde rugosidad dadas por la Danish
Wind Industry Association.
Conclusiones
 Lo presentado en este trabajo fue un análisis
preliminar de lo que debe ser tomado en cuenta a la
hora de pensar en un proyecto con generadores
eólicos o la instalación de instrumentos de medición.
 La velocidad del viento es variable, así como también
los coeficientes de rugosidad y fricción cambian con el
lugar, la hora, la temperatura, altura, dirección del
viento, entendiéndose por ende una variabilidad en la
energía que podemos llegar a generar.
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Variación del viento con la altura y efectos orográficos